Νερό σε εξωπλανήτες παρόμοιους με τη Γη; NASA's Kepler Discovers Its Smallest 'Habitable Zone' Planets to Date

Much like our solar system, Kepler-62 is home to two habitable zone worlds. The small shining object seen to the right of Kepler-62f is Kepler-62e. Orbiting on the inner edge of the habitable zone, Kepler-62e is roughly 60 percent larger than Earth.  Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech

Δυο πλανήτες που είναι ό,τι πιο «κοντινό» έχουμε δει μέχρι στιγμής με τη Γη ανακαλύφθηκαν σε ένα ηλιακό σύστημα που απέχει 1.200 έτη φωτός από το δικό μας. Οι νεοανακαλυφθέντες εξωπλανήτες βρίσκονται σε τέτοια απόσταση από τον ήλιο τους ώστε οι επιστήμονες θεωρούν ότι είναι πιθανό να έχουν στην επιφάνειά τους νερό σε υγρή μορφή. Όπως όμως σπεύδουν να τονίσουν, αν και θεωρητικά φαίνονται να διαθέτουν συνθήκες ευνοϊκές για τη ζωή, δεν μπορούμε να είμαστε καθόλου βέβαιοι ότι πράγματι τη φιλοξενούν.

Οι μικρότερες υπερ-Γαίες

Τα μεγέθη των πλανητών – δυο εκ των οποίων βρίσκονται στην κατοικίσημεη ζώνη – του συστήματος Kepler 62. Ανακαλύφθηκαν στις 18 Απρίλη του 2013. Από αριστερά προς τα δεξιά: Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-62e, Kepler-62f, και η Γη (καλλιτεχνική αναπαράσταση – εκτός από τη Γη). Relative sizes of all of the habitable-zone planets discovered to date alongside Earth. Left to right: Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-62e, Kepler-62f and Earth (except for Earth, these are artists' renditions). Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech.

«Από ό,τι μπορούμε να συμπεράνουμε κρίνοντας από την ακτίνα τους και την περίοδο της τροχιάς τους αυτά είναι τα περισσότερο όμοια με τη Γη αντικείμενα που έχουμε βρει ποτέ» δήλωσε στο ειδησεογραφικό δίκτυο CBS ο Τζάστιν Κρεπ, αστροφυσικός του Πανεπιστημίου Νοτρ Νταμ και ένας εκ των συγγραφέ3ων της σχετικής μελέτης, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science».

Πρόκειται για δυο υπερ-Γαίες οι οποίες εντοπίστηκαν από το τηλεσκόπιο Kepler – τον «κυνηγό» εξωπλανητών της NASA – να περιφέρονται γύρω από το Kepler 62, ένα άστρο παρόμοιο με τον ήλιο μας αλλά ψυχρότερο και μικρότερο σε μέγεθος από αυτόν. Το σύστημα του Kepler 62 αποτελείται από πέντε πλανήτες. Από αυτούς οι δυο εξωτερικοί – ο Kepler 62e και ο Kepler 62f –φαίνονται να έχουν μέγεθος πολύ κοντινό σε αυτό της Γης.

This artist's concept depicts Kepler-62e, a super-Earth-size planet in the habitable zone of a star smaller and cooler than the sun, located about 1,200 light-years from Earth.  Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech

Η ακτίνα του Kepler 62e και του Kepler 62f είναι αντίστοιχα 1,61 και 1,41 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης. Είναι οι μικρότεροι σε μέγεθος εξωπλανήτες που έχουν εντοπιστεί ποτέ.

This artist's concept depicts Kepler-62f, a super-Earth-size planet in the habitable zone of its star. Image credit: NASA/Ames/JPL-Caltech

Υπολογίζεται ότι ο Kepler 62f είναι μόλις κατά 40% μεγαλύτερος από τον πλανήτη μας, κάτι το οποίο τον καθιστά τον πιο παραπλήσιο σε μέγεθος με τη Γη εξωπλανήτη που έχει ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα.

Νερό στη μέση της κατοικήσιμης ζώνης

To σύστημα Kepler-62 σε σύγκριση με το το Ηλιακό μας σύστημα. The diagram compares the planets of the inner solar system to Kepler-69, a two-planet system about 2,700 light-years from Earth. Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech

Η θερμότητα που δέχονται οι δυο πλανήτες από το άστρο τους είναι επίσης αντίστοιχη με το 1,2 και το 0,41 αυτής που δέχεται η Γη από τον Ήλιο, γεγονός το οποίο σύμφωνα με τους ειδικούς σημαίνει ότι, αν διαθέτουν νερό και ατμόσφαιρα, θεωρητικά θα μπορούσαν να έχουν υγρό νερό στην επιφάνειά τους.

The artist's concept depicts Kepler-69c, a super-Earth-size planet in the habitable zone of a star like our sun. Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech

Προς το παρόν καμία από τις παραπάνω προϋποθέσεις – η ύπαρξη ατμόσφαιρας και νερού – δεν έχει εξακριβωθεί από τους επιστήμονες ενώ το ίδιο ισχύει και για τη σύσταση των πλανητών, για την οποία προς το παρόν γίνονται μόνο υποθέσεις. Με βάση τα μοντέλα τους ο επικεφαλής της μελέτης Γουίλιαμ Μπορούκι του Ερευνητικού Κέντρου Ειμς της NASA και οι συνεργάτες του πιστεύουν πάντως ότι η σύστασή τους είναι μάλλον στερεά – το πιθανότερο βραχώδης ή από πάγο.

Προς το παρόν καμία από τις παραπάνω προϋποθέσεις – η ύπαρξη ατμόσφαιρας και νερού – δεν έχει εξακριβωθεί από τους επιστήμονες ενώ το ίδιο ισχύει και για τη σύσταση των πλανητών, για την οποία προς το παρόν γίνονται μόνο υποθέσεις. Με βάση τα μοντέλα τους ο επικεφαλής της μελέτης Γουίλιαμ Μπορούκι του Ερευνητικού Κέντρου Ειμς της NASA και οι συνεργάτες του πιστεύουν πάντως ότι η σύστασή τους είναι μάλλον στερεά – το πιθανότερο βραχώδης ή από πάγο.

Το ενδιαφέρον των επιστημόνων επικεντρώνεται κυρίως στον εξωτερικό πλανήτη, τον Kepler 62f. Εκτός του ότι έχει το πιο κοντινό μέγεθος προς αυτό της Γης ο συγκεκριμένος πλανήτης – γεγονός σπάνιο – βρίσκεται ακριβώς στη μέση της κατοικήσιμης ζώνης. Παρ’ όλα αυτά στη μελέτη τονίζεται ότι έως ότου καταστεί δυνατόν να γίνει ανάλυση των χημικών αποτυπωμάτων της ατμόσφαιρας των δυο εξωπλανητών «δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε αν είναι πράγματι κατοικήσιμοι».

«Η Μεγάλη Έκρηξη δεν χρειαζόταν τον Θεό»! Big Bang Didn't Need God, Stephen Hawking Says

Michelangelo, La Création d'Adam, Détail Dieu

Συνεχίζει τον κύκλο διαλέξεων που δίνει στις ΗΠΑ ο διάσημος αστροφυσικός Στίβεν Χόκινγκ προκαλώντας, όπως κάθε φορά, πολλές συζητήσεις με τα λεγόμενά του.

Dr. Stephen Hawking is brought onstage by a helper to give his presentation, "The Origin of the Universe," at Caltech on April 16, 2013. CREDIT: Rod Pyle/SPACE.com

Η τελευταία του διάλεξη έγινε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (Caltech) και είχε θέμα με τίτλο «Η καταγωγή του Σύμπαντος». Αναπτύσσοντας τις θεωρίες του για το πώς γεννήθηκε το Σύμπαν ο κορυφαίος επιστήμονας επανέλαβε την άποψη του ότι δεν υπήρξε καμία θεϊκή παρέμβαση. «Η Μεγάλη Έκρηξη δεν χρειαζόταν τον Θεό» ανέφερε χαρακτηριστικά ο Χόκινγκ.

Ένα και «αυτοφυές»

Our journey toward understanding the nature of our universe began thousands of years ago and had its roots in religion and philosophy. Around 2,300 years ago, careful observers in the Mediterranean deduced that the Earth must be round and must orbit the sun.  With no way for these early theories to be proved correct, however, they could not stand against the more flattering notion that the Earth was at the center of everything and that the cosmos existed to support human life and destiny.  When Italian astronomer Galileo Galilei invented the astronomical telescope some 1,900 years later, it was finally possible to make precise observations about the planets and stars. A science of the structure and history of the entire universe, called "cosmology," emerged. Credit: Illustration: Karl Tate, based on a photo of Galaxy M74 (NASA, ESA, and Hubble Heritage Collaboration) and the engraving "Awakening of the Pilgrim" from "The Atmosphere: Popular Meteorology" by Camille Flammarion, 1888

Ο Στίβεν Χόκινγκ ξεκίνησε την ομιλία του αναφερόμενος σε μυθολογικές και θεολογικές προσεγγίσεις σχετικά με την ύπαρξη του Κόσμου καθώς και σε υπαρξιακά ερωτήματα όπως: «Γιατί βρισκόμαστε εδώ;», «Τι έκανε ο Θεός πριν τη γέννηση του Σύμπαντος; Μήπως προετοίμαζε την κόλαση για όσους κάνουν τέτοιες ερωτήσεις;».

Στη συνέχεια ο διάσημος αστροφυσικός έκανε αναφορά σε διάφορες κοσμολογικές θεωρίες και εστίασε σε εκείνη που έχουν αναπτύξει οι Φρεντ Χόιλ και Τόμας Γκολντ. Αυτή κάνει λόγο για ένα αιώνιο Σύμπαν που υπήρχε ανέκαθεν και δεν έχει τέλος μέσα στο οποίο γεννιούνται συνεχώς γαλαξίες από ύλη που σχηματίζεται «αυθόρμητα».

In the early 20th century, Belgian astronomer and Catholic priest Georges Lemaitre calculated that the universe is expanding. By mathematically running the expansion backward, he theorized that everything in the universe once must have been compacted into a small, dense object, which he called "the primeval atom." This atom exploded, an event that astronomer Fred Hoyle flippantly called "The Big Bang." The expansion of the universe explains why the light from distant objects is shifted toward the red end of the spectrum, a phenomenon called "redshift." Just as the Doppler effect causes sound from moving vehicles to change pitch, redshift causes light from moving stars to change color as its wavelength gets stretched by expanding space. The farther an object is from Earth, the more the intervening space has expanded, and the more the object's light will have been shifted toward red.  American astronomer Edwin Hubble later proved with observations that redshift was indeed related to distance, and the correlation is now known as Hubble's law. Credit: Karl Tate, SPACE.com

Αναφέρθηκε επίσης στις θεωρίες που κάνουν λόγο για μια διαδικασία κατά την οποία μια Μεγάλη Έκρηξη δημιουργεί ένα Σύμπαν και όταν αυτό πεθαίνει εκδηλώνεται εκ νέου μια Μεγάλη Έκρηξη που γεννά ένα καινούργιο. Ο Χόκινγκ παρέθεσε μια σειρά από επιστημονικά δεδομένα τα οποία, όπως υποστήριξε, αποδομούν όλες αυτές τις θεωρίες. «Ο χρόνος ξεκίνησε τη στιγμή της ιδιομορφίας και αυτό πιθανότατα έχει συμβεί μόλις μια φορά» είπε.

Η Ιερά Εξέταση

Ο Χόκινγκ θυμήθηκε μάλιστα ότι στη δεκαετία του 1980 δημοσίευσε ένα άρθρο για τη στιγμή της γέννησης του Σύμπαντος. Την ίδια περίοδο ο Πάπας Ιωάννης Παύλος Β  είχε αποκηρύξει τις επιστημονικές προσπάθειες που μελετούσαν τη στιγμή που γεννήθηκε το Σύμπαν, τη στιγμή της Δημιουργίας, αναφέροντας ότι πρόκειται για ένα ιερό θέμα που δεν πρέπει να αγγίζεται. «Ένιωσα ανακούφιση που δεν με οδήγησαν στην Ιερά Εξέταση» είπε ο Χόκινγκ που ολοκλήρωσε τη διάλεξη αναφερόμενος στη λεγόμενη θεωρία-Μ της οποίας είναι θιασώτης. Η συγκεκριμένη θεωρία προσπαθεί να ενοποιήσει την κλασική και την κβαντική φυσική, να γίνει δηλαδή η λεγόμενη «θεωρία των πάντων».

Πορτρέτο ιστορικού σουπερνόβα, SN 1006: X-Ray View of A Thousand-Year-Old Cosmic Tapestry

Τεράστιες ποσότητες υλικού που εκτινάχθηκαν κατά την έκρηξη εξαπλώνονται με ταχύτητες που φτάνουν τα 17 εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα. A new Chandra image of SN 1006 provides new details about the remains of an exploded star. This explosion was witnessed from Earth over a millennium ago. The Chandra data provides the best map to date of the debris field including information on important elements expanding into space. SN 1006 belongs to a class of supernova used to measure the expansion of the Universe. Credit: NASA/CXC/Middlebury College/F.Winkler

Την 1η Μαΐου του 1006 μ.Χ, ένα αντικείμενο πιο φωτεινό από την Αφροδίτη έμεινε ορατό για εβδομάδες στον ουρανό και καταγράφηκε από αστρονόμους στην Ευρώπη, την Κίνα, την Ιαπωνία και τον αραβικό κόσμο. Μια χιλιετία μετά, διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ απεικονίζει με μοναδική λεπτομέρεια ό,τι απέμεινε από το ιστορικό σουπερνόβα.

H εντυπωσιακή νέα εικόνα προέρχεται από το διαστημικό παρατηρητήριο Chandra της NASA, το οποίο μελέτησε για οκτώ μέρες το αντικείμενο SN 1006, το υπόλειμμα ενός σουπερνόβα (ή υπερκαινοφανούς αστέρα) Τύπου Ιa.

Τα σουπερνόβα αυτής της κατηγορίας εμφανίζονται όταν ένας λευκός νάνος -ένα νεκρό αλλά εξαιρετικά πυκνό άστρο- απορροφά μεγάλες ποσότητες μάζας από ένα συνοδό άστρο, οπότε εκρήγνυται. Εναλλακτικά, τα σουπερνόβα Ιa προέρχονται από δύο λευκούς νάνους που συγχωνεύονται και αμέσως εκρήγνυνται.

Στο λεπτομερές νέο πορτρέτο του SΝ 1006, τεράστιες ποσότητες υλικού που εκτινάχθηκαν κατά την έκρηξη διακρίνονται να εξαπλώνονται στο Διάστημα με ταχύτητες που φτάνουν τα 17 εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα.

Το κόκκινο, πράσινο και μπλε χρώμα αντιστοιχούν σε ακτίνες Χ χαμηλής, μέσης και υψηλής ενέργειας αντίστοιχα

Κοσμικές μεζούρες

Comparison of visible hydrogen emission in the NW filament of SN 1006 in data taken at the CTIO Curtis-Schmidt H-alpha, continuum-subtracted (Winkler, et al.) in 1998 (shown in green), and the Hubble ACS data (Raymond et. al) in 2006 (shown in red). The stellar background is from WFPC2 broadband B, V, and I data from 2008 (Hubble Heritage Team). Credit: NASA, ESA, and L. Frattare (STScI). Science Credit: Hubble data: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA); CTIO data: Winkler/CTIO/NOAO/AURA

Τα σουπερνόβα Τύπου Ιa είναι ιδιαίτερα σημαντικά για τους αστρονόμους. Τα επίπεδα της ακτινοβολίας που εκπέμπουν αυτά τα αντικείμενα είναι προβλέψιμα και σταθερά, κάτι που σημαίνει ότι η φωτεινότητα του σουπερνόβα όπως το βλέπουμε από τη Γη εξαρτάται κυρίως από την απόστασή του.

Και το χαρακτηριστικό αυτό επιτρέπει στους αστρονόμους να χρησιμοποιούν τα σουπερνόβα Ia σαν ένα είδος μεζούρας για τον υπολογισμό αποστάσεων στο Σύμπαν.

Οι παρατηρήσεις του Chandra στο υπόλειμμα του σουπερνόβα SN 1006 ίσως βοηθήσουν τώρα τους αστροφυσικούς να κατανοήσουν καλύτερα τους μηχανισμούς των υπερκαινοφανών αστέρων Ia.

Εξετάζοντας την αναλογία διαφόρων στοιχείων, όπως το οξυγόνο, το πυρίτιο και το μαγνήσιο, οι ερευνητές ίσως μπορέσουν να συμπεράνουν πώς έμοιαζε το άστρο πριν εκραγεί και πώς ακριβώς εκδηλώθηκε η έκρηξη.

Η μελέτη παρουσιάστηκε από διεθνή ερευνητική ομάδα σε συνέδριο Αστροφυσικής Υψηλής Ενέργειας που πραγματοποίησε στην Καλιφόρνια η Αμερικανική Εταιρεία Αστρονομίας.